Cómo quitar la suciedad fácilmente
Cuándo y cómo funciona la autolimpieza de las superficies superhidrófobas
La suciedad no siempre es suciedad. Alguna suciedad, como el polvo, se adhiere sólo ligeramente a las superficies. Pero también hay suciedad, como la pintura seca, que se adhiere fuertemente. ¿Cómo se pueden ajustar las propiedades adhesivas de una superficie para que los diferentes tipos de suciedad no se adhieran a ella? Este conocimiento es esencial para entender y minimizar la contaminación de las superficies por partículas de suciedad. Los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros (MPI-P) de Maguncia han abordado esta cuestión.
Las gotas de agua en una superficie superhidrófoba pueden absorber partículas de suciedad
© MPI-P
Todas las superficies de nuestra vida diaria se ensucian con el tiempo con partículas como el polvo, el polen o los microorganismos. Por lo tanto, es deseable que las superficies sean fáciles de limpiar, es decir, superficies en las que las partículas de suciedad se eliminan por la lluvia, por ejemplo. Las superficies de las que las gotas de agua simplemente se desprenden son candidatos prometedores para esto. Debido a la baja adherencia de las gotas de agua y a las consiguientes propiedades de autolimpieza de la superficie, se denominan superficies "superhidrófobas", es decir, superrepelentes al agua. Estas superficies se caracterizan por una micro-rugosidad, es decir, una rugosidad del orden de la millonésima parte de un metro, que reduce considerablemente la superficie de contacto con las gotas de agua.
Sin embargo, durante mucho tiempo no se entendió bien cómo funciona el efecto de la autolimpieza a nivel microscópico. ¿Cómo se deben producir las superficies para que funcionen de la manera más efectiva posible? Los científicos dirigidos por la Prof. Dra. Doris Vollmer y el Dr. Rüdiger Berger (departamento del Prof. H.-J. Butt) han obtenido nuevos conocimientos sobre el proceso de autolimpieza mediante la imagen microscópica de una superficie contaminada. El método especial de microscopía, que utiliza un láser como fuente de luz, les permitió visualizar cómo una gota de suciedad rueda sobre una superficie y recoge partículas de suciedad. Esto les permitió mostrar que una gota en una superficie superhidrófoba contaminada con partículas de suciedad sólo entra en contacto con las propias partículas de suciedad, es decir, no entra en contacto con la superficie. El tamaño de las partículas comparado con las escalas de longitud típicas de la rugosidad de la superficie es esencial para esto. Dependiendo de la superficie, el tamaño de las partículas puede variar entre unas pocas decenas de nanómetros y varios micrómetros.
"Una superficie funciona eficazmente cuando la escala de longitud o el tamaño de los poros de la superficie superhidrófuga es menor que la propia partícula de suciedad", dice Doris Vollmer. "Entonces la suciedad se elimina completamente, por ejemplo con la lluvia".
En un paso más allá, los científicos han verificado los resultados obtenidos usando microscopía basada en láser por medio de mediciones de fuerza. Para ello, utilizaron un método de medición altamente sensible desarrollado en el MPI-P, que permite medir la fricción de las gotas. Pudieron demostrar que la fuerza necesaria para mover la gota resulta del número de partículas de suciedad y de la fuerza de adhesión entre las partículas y la superficie.
Estas medidas de fuerza muy precisas permitieron a los autores hacer otra importante afirmación: Las partículas sólo se eliminan eficazmente si la adhesión entre la gota y la partícula es mayor que la fuerza de adhesión entre la partícula y la superficie. Entonces la suciedad es arrastrada por la gota.
Sus reglas han sido verificadas con partículas de diferentes tamaños y tipos y deberían facilitar el diseño de una superficie repelente a la suciedad. Curiosamente, las partículas como el polvo se comportan de manera similar a las sustancias carbonosas como el hollín.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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